礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

張熙濱

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

礦山水工環(huán)地質(zhì)信息包括水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)三個方面，其中水文地質(zhì)與工程地質(zhì)中任何一項出現(xiàn)問題，都會嚴重影響礦山地質(zhì)環(huán)境，造成嚴重的水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，進而導(dǎo)致一系列更加嚴重的安全事故，對礦山環(huán)境以及社會造成不可逆的破壞[1]。礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為加快礦山信息化以及網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的主要途徑，有理由提高對該系統(tǒng)的重視程度。因此，本文提出礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究。在進行礦山開采工作前首先要做好前期的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息勘查工作，盡可能的掌握更加全面的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息。通過不斷地開發(fā)和應(yīng)用礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建設(shè)能夠可持續(xù)發(fā)展的礦山工程，最大程度上避免嚴重水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害問題的發(fā)生。通過礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實際中的投入應(yīng)用，得到更加科學(xué)化的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息。

1 礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)

結(jié)合對礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實際需求的綜合分析，明確傳統(tǒng)水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍然以人工操作為主導(dǎo)，對操作人員的專業(yè)水平提出了較高的要求，經(jīng)常由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在礦山水工環(huán)地質(zhì)信息重復(fù)率過高的問題，造成很多不必要的反復(fù)操作。因此，本文開發(fā)的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)從硬件以及軟件兩方面進行開發(fā)，具體設(shè)計內(nèi)容如下文所述。

1.1 硬件設(shè)計

本文設(shè)計系統(tǒng)涉及到的硬件部分主要針對數(shù)字化儀進行設(shè)計，數(shù)字化儀的型號為CDE91021007A。共設(shè)計4臺數(shù)字化儀，要求每一臺數(shù)字化儀都必須選擇工業(yè)標準TCPI/P通訊協(xié)議，能夠準確的將連續(xù)模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量[2]。每一臺數(shù)字化儀的唯一地址值為001-004，保證數(shù)字化儀處于正常工作狀態(tài)，且通信信道優(yōu)先選用普通電話線。通過設(shè)置數(shù)字化儀天線，確保互相通信的兩臺數(shù)字化儀發(fā)送頻異和接收頻率完全一致，將十字叉的交點對準數(shù)字化的點位，按動按鈕，數(shù)字化儀則將此時對應(yīng)的命令符號和該點的位置坐標值排列成有序的一組信息，再通過串行接口傳送到主計算機，進而提高對礦山水工環(huán)地質(zhì)信息傳輸?shù)臏蚀_率。至此，完成數(shù)字化儀的設(shè)計。

1.2 軟件設(shè)計

1.2.1 進行軟件初始設(shè)置

首先，打開串口，進行軟件初始設(shè)置，設(shè)置的具體參數(shù)包括：Slave數(shù)以及輪詢時間；再通過發(fā)送礦山水工環(huán)地質(zhì)信息重復(fù)檢測命令，進行水工環(huán)地質(zhì)信息解析。在此基礎(chǔ)上，按照CSS和Javascript實現(xiàn)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息采集的動態(tài)需要，進而對有效礦山水工環(huán)地質(zhì)信息進行采集。與此同時，全力推進網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用，不斷夯實大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，顯著增強礦山水工環(huán)地質(zhì)信息數(shù)據(jù)驅(qū)動下的決策支撐與服務(wù)能力。

1.2.2 疊加礦山水工環(huán)地質(zhì)信息圖層

礦山水工環(huán)地質(zhì)信息圖層疊加指的是支持多種格式的GIS數(shù)據(jù)圖層疊加，支持DOM、DEM、DLG、Mesh模型等數(shù)據(jù)。可從本地載入數(shù)據(jù)，同時支持OGC標準，可以碼流數(shù)據(jù)方式連接WMS、WFS服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，對TB級礦山水工環(huán)地質(zhì)信息進行切割使其具有金字塔式組織結(jié)構(gòu)，可表達22級高清影像。支持SHP、KML等矢量數(shù)據(jù)格式。通過疊加礦山水工環(huán)地質(zhì)信息圖層，使軟件具備可視化交互功能，設(shè)置場景中的所有資源的行動規(guī)則和行為。在此基礎(chǔ)上，運用虛擬化技術(shù)模擬現(xiàn)實三維礦山水工環(huán)地質(zhì)精細場景，支持3ds Max、Maya等三維建模軟件導(dǎo)出的海量模型，經(jīng)過配準將場景發(fā)布到虛擬地球表面，每個模型物體具有自己的緯度、經(jīng)度以及高度的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息，并可獨立調(diào)整其地理位置。

1.2.3 構(gòu)建二次開發(fā)環(huán)境

在完成以上步驟的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合分析區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)已有的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息以及礦產(chǎn)資料，初步了解區(qū)域內(nèi)的水工環(huán)地質(zhì)條件。本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件部分在構(gòu)建二次開發(fā)環(huán)境中運用ConverseEarth虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠貫穿系統(tǒng)實施的三個階段：開發(fā)、二次開發(fā)以及發(fā)布。可開發(fā)的項目類型包括：三維信息化管理系統(tǒng)、三維仿真培訓(xùn)、安全應(yīng)急演練系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實軟硬件集成系統(tǒng)。其核心功能包括：地理信息數(shù)據(jù)圖層疊加、可視化交互功能設(shè)計、虛擬現(xiàn)實三維精細場景、多種數(shù)據(jù)格式支持、二次開發(fā)接口以及二三維圖像一體化實時聯(lián)動。通過構(gòu)建二次開發(fā)環(huán)境，避免一些需要重復(fù)操作的任務(wù)。最后，通過建立礦山水工環(huán)地質(zhì)信息云數(shù)據(jù)庫，將經(jīng)過處理的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息存入云數(shù)據(jù)庫，并利用數(shù)據(jù)庫啟動礦山水工環(huán)地質(zhì)信息自動化處理的任務(wù)。在啟動之前需要對云數(shù)據(jù)庫進行一些設(shè)置，從而提高自動化處理的準確性以及成功率。至此，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計。

2 實驗

2.1 實驗準備

本文針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在處理網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率中的不足，開發(fā)了一種新的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過相關(guān)歷史資料及礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查資料，選擇某礦山作為實驗樣本。分別代入兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行測試，設(shè)定實驗總次數(shù)為7次。設(shè)置傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為對照組，進行對比。通過比較兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率方面的差異，判斷出對礦山水工環(huán)地質(zhì)信息處理能力更強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.2 實驗結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述設(shè)計的實驗，采集7組實驗數(shù)據(jù)，將兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率進行對比，整理實驗數(shù)據(jù)，如下圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率對比

通過圖1可得出如下的結(jié)論：本文開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率最高為13.89%，實驗對照組為36.79%，開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率都在15%以下浮動，具有明顯優(yōu)勢，證明了所開發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可操作性，可以實現(xiàn)對礦山水工環(huán)地質(zhì)信息的有效處理。

通過實驗結(jié)果證明，所開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其各項功能均可以滿足開發(fā)總體要求，可以廣泛應(yīng)用于礦山水工環(huán)地質(zhì)信息處理方面。

3 結(jié)束語

考慮到礦山水工環(huán)地質(zhì)信息必須與信息網(wǎng)絡(luò)進行科學(xué)連接的時代要求，因此對于礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)，是礦山水工環(huán)地質(zhì)研究領(lǐng)域的重大突破。必須堅持以結(jié)合先進的科學(xué)技術(shù)為核心的前提條件，對礦山水工環(huán)地質(zhì)信息進行自動化網(wǎng)絡(luò)處理。通過對礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實際應(yīng)用，可以有效提高礦區(qū)水工環(huán)相關(guān)地質(zhì)工作的效率。

同時，通過本文研究得出，目前的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段，未來的發(fā)展趨勢必然向著水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面前進。綜上所述，在實際礦山工程施工前要嚴格按照礦山水工環(huán)地質(zhì)要求，結(jié)合先進水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)，精準的對礦山水工環(huán)地質(zhì)進行全面的勘查，從而保證礦山施工的順利進行。